科幻作家劉慈欣在小說(shuō)《球狀閃電》中描述了這樣一種天氣預(yù)報(bào)：故事的主人公從氣象學(xué)院畢業(yè)后開(kāi)發(fā)了一種系統(tǒng)，可以用來(lái)探測(cè)龍卷風(fēng)，并且把即將生成的龍卷風(fēng)扼殺在搖籃之中，這個(gè)系統(tǒng)很快被推廣到全世界。

這樣的科幻場(chǎng)景至今仍讓人覺(jué)得不可思議。事實(shí)上，龍卷風(fēng)的預(yù)測(cè)在當(dāng)今仍然是一個(gè)難題，更不用說(shuō)劉慈欣筆下駕馭龍卷風(fēng)使其變成戰(zhàn)爭(zhēng)武器。不過(guò)，人類可以借助一種新興技術(shù)來(lái)試著破解龍卷風(fēng)預(yù)測(cè)這道難題。這種技術(shù)就是人工智能。

在中國(guó)氣象局國(guó)家氣象中心高級(jí)工程師朱文劍看來(lái)，2010年以后，尤其是最近兩三年，人工智能迎來(lái)發(fā)展爆發(fā)期，在數(shù)值模式資料同化和參數(shù)化、天氣系統(tǒng)識(shí)別、災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)和臨近預(yù)報(bào)等天氣預(yù)報(bào)領(lǐng)域的應(yīng)用得到不斷擴(kuò)展，但目前仍處于弱人工智能階段。

從20世紀(jì)80年代末到90年代初，人工智能技術(shù)在美國(guó)、加拿大、英國(guó)、法國(guó)等國(guó)家天氣預(yù)報(bào)中的應(yīng)用掀起了一場(chǎng)熱潮。這些預(yù)報(bào)系統(tǒng)大多基于專家系統(tǒng)和自然語(yǔ)言處理來(lái)研制，預(yù)報(bào)對(duì)象以強(qiáng)對(duì)流災(zāi)害性天氣為主，如雷暴、冰雹、霧、海霧、閃電等，另外也有不少系統(tǒng)基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來(lái)做強(qiáng)降水、龍卷風(fēng)、閃電等預(yù)報(bào)。

不過(guò)朱文劍認(rèn)為，這個(gè)時(shí)期的人工智能系統(tǒng)大多處于研制階段，只有不到20%的系統(tǒng)經(jīng)過(guò)實(shí)地驗(yàn)證，極少數(shù)投入業(yè)務(wù)使用。直到2010年左右，隨著新一代信息技術(shù)引發(fā)信息環(huán)境與數(shù)據(jù)基礎(chǔ)變革，海量圖像、語(yǔ)音、文本等多模態(tài)數(shù)據(jù)不斷涌現(xiàn)，以及計(jì)算能力的大幅提升，人工智能才迎來(lái)發(fā)展爆發(fā)期。

“人工智能真正廣泛進(jìn)入公眾的視野其實(shí)是由一系列標(biāo)志性事件引發(fā)的。”朱文劍說(shuō)。2012年，在一場(chǎng)挑戰(zhàn)賽中深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法大獲全勝;2016年，阿爾法狗以4∶1的成績(jī)戰(zhàn)勝圍棋世界冠軍韓國(guó)九段棋手李世石;2017年，阿爾法狗-Zero經(jīng)過(guò)3天的學(xué)習(xí)，以100∶0的成績(jī)完勝阿爾法狗……借助這些標(biāo)志性事件，人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等一些新穎詞語(yǔ)開(kāi)始進(jìn)入公眾視野。

至于人工智能目前在天氣預(yù)報(bào)領(lǐng)域的應(yīng)用，朱文劍說(shuō)，最近兩三年國(guó)外人工智能在天氣預(yù)報(bào)領(lǐng)域的應(yīng)用呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，并且呈現(xiàn)出由傳統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)向深度學(xué)習(xí)發(fā)展的趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)氣象行業(yè)對(duì)人工智能技術(shù)的關(guān)注度也快速提高。

伴隨人工智能應(yīng)用爆發(fā)式增長(zhǎng)而來(lái)的是，氣象預(yù)報(bào)員對(duì)于自身價(jià)值的擔(dān)憂：人工智能最終會(huì)取代預(yù)報(bào)員嗎，人工智能會(huì)對(duì)氣象預(yù)報(bào)甚至整個(gè)氣象行業(yè)帶來(lái)顛覆式變革嗎，未來(lái)預(yù)報(bào)員的價(jià)值何在?

朱文劍并不否認(rèn)人工智能的“強(qiáng)悍”，比如美國(guó)關(guān)于雷暴生命史的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)模型，作出的預(yù)報(bào)結(jié)果已經(jīng)明顯優(yōu)于人的主觀經(jīng)驗(yàn)，調(diào)查表明在該項(xiàng)業(yè)務(wù)上，預(yù)報(bào)員在面臨模棱兩可的情況下，更愿意相信人工智能的預(yù)報(bào)結(jié)果。

不過(guò)在他看來(lái)，未來(lái)預(yù)報(bào)員與人工智能的關(guān)系一定是和諧且融洽的，“盡管在圍棋等領(lǐng)域人工智能現(xiàn)在已經(jīng)可以完勝人類，但目前其仍處于弱人工智能階段，當(dāng)它能通過(guò)圖靈測(cè)試后才算進(jìn)入強(qiáng)人工智能的范疇。”

朱文劍說(shuō)，現(xiàn)在的人工智能幾乎都還局限于僅能夠有效完成專業(yè)任務(wù)的“狹義人工智能”范疇。而天氣氣候系統(tǒng)是一個(gè)耗散的、具有多個(gè)不穩(wěn)定源的高階非線性系統(tǒng)，其復(fù)雜的內(nèi)部相互作用和隨機(jī)變化導(dǎo)致天氣氣候的可變性和復(fù)雜性，而且其初值、邊界值、輸入、輸出、物理機(jī)制等都不是百分之百確定的。人工智能要處理如此多的變量和不確定性顯然面臨不小的挑戰(zhàn)。

“可以說(shuō)，在目前的弱人工智能背景下，有多少‘智能’，背后就有多少‘人工’。”朱文劍說(shuō)。因?yàn)槿斯ぶ悄軕?yīng)用包含了大量的數(shù)據(jù)挖掘分析、模型訓(xùn)練學(xué)習(xí)、檢驗(yàn)反饋等工作，而這些工作目前基本都是由人類指導(dǎo)或訓(xùn)練機(jī)器完成的。

他還打了一個(gè)很生動(dòng)的比方：在弱人工智能背景下，人工智能更像是預(yù)報(bào)員的嬰兒。嬰兒從剛出生時(shí)大腦一片混沌、不知世事，到后來(lái)慢慢具備爬行、走路、說(shuō)話等能力，這個(gè)過(guò)程其實(shí)和人工智能的發(fā)展是非常相似的。

但當(dāng)兒長(zhǎng)大成熟了，即一個(gè)人工智能模型被訓(xùn)練好后，就可以讓預(yù)報(bào)員減少很多繁瑣的工作，并享受更準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)結(jié)果。從這個(gè)意義上說(shuō)，未來(lái)預(yù)報(bào)員就是人工智能的“爸爸媽媽”。

關(guān)鍵詞： 龍卷風(fēng) 人工智能 探測(cè)